Minuscole particelle d'oro vengono riscaldate utilizzando la luce infrarossa di una pinzetta ottica e la particella d'oro calda viene avvicinata sempre di più verso una membrana cellulare artificiale. Quando sai come si sciolgono i lipidi puoi osservarli e calcolare l'esatta temperatura delle particelle.
Le minuscole particelle d'oro sono utili per trasferire il calore e potrebbero essere uno strumento promettente per creare riscaldamento localizzato in, Per esempio, una cellula vivente. In nuovi esperimenti, Ricercatori tedeschi dell'Istituto Niels Bohr hanno misurato la temperatura di particelle d'oro di dimensioni nanometriche con estrema precisione e hanno esaminato la loro capacità di fondere le membrane lipidiche che circondano le cellule, aprendo la strada alla dissoluzione delle cellule malate. I risultati sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nano lettere .
Le nanoparticelle d'oro hanno una forte interazione con la luce in relazione alle loro dimensioni ed è proprio la loro dimensione fisica a conferire loro diversi colori. Il suo colore è il risultato della forza con cui una particella d'oro disperde e assorbe la luce a diverse lunghezze d'onda. Perciò, quando la luce riscalda la particella d'oro, il colore ha un significato per la sua temperatura.
La ricerca è stata condotta nel Gruppo Pinzette ottiche presso l'Istituto Niels Bohr. Le pinzette ottiche sono strumenti sofisticati, che utilizzando una luce laser estremamente focalizzata può intrappolare e trattenere particelle d'oro su scala nanometrica. Un nanometro è un millesimo di millimetro e quindi molto piccolo. Le particelle d'oro hanno una dimensione compresa tra 60 e 200 nanometri.
"Le particelle possono essere riscaldate usando la luce infrarossa delle pinzette ottiche e alzando e abbassando la luce puoi controllare il calore", spiega il dottorando in biofisica, Anders Kyrsting, che ha condotto la ricerca insieme ai suoi colleghi del gruppo Optical Tweezers.
Ma esattamente quanto si scaldano le particelle d'oro estremamente piccole? È importante conoscere la temperatura precisa per avere il controllo completo della situazione. Le particelle sono troppo piccole per essere misurate direttamente, quindi puoi invece misurare indirettamente dal loro effetto.
Anders Kyrsting ha avvicinato sempre più le particelle di oro caldo a una membrana cellulare artificiale composta da lipidi. Quando sono abbastanza vicini i lipidi si sciolgono e se sai esattamente quando alcuni lipidi si sciolgono puoi usarlo per calcolare la temperatura delle particelle d'oro. Si scopre che le particelle d'oro sono in grado di raggiungere diverse centinaia di gradi con un'intensità luminosa inferiore a 1 watt.
Delicato ed efficace
Avere una particella calda significa che hai uno strumento che puoi usare:una piccola piccola fonte di calore, che è ben definito. Sciogliendo i lipidi in una membrana cellulare, la cellula verrà dissolta – uccisa. Ma solo quella cella.
"Il calore diminuisce così rapidamente che ad appena un raggio di una particella d'oro dalla superficie, il calore è la metà della temperatura rispetto alla superficie. Vale a dire, che una tipica lunghezza della cella lontano dalla particella il calore sarà diminuito così tanto da essere innocuo", spiega Anders Kyrsting.
"La tecnica può essere utilizzata anche come strumento per modificare le temperature in pochi microsecondi. Quando la temperatura dalla superficie di una nanoparticella d'oro riscaldata diminuisce di diverse centinaia di gradi per micrometro, è, Per esempio, possibile avere due stati separati:una forma liquida e una più solida in sistemi cellulari artificiali costituiti da piccole vescicole lipidiche. Qui la superficie di confine tra i due stati sarà molto netta, utile se si vogliono studiare le membrane cellulari", spiega Anders Kyrsting.
